熱溶解積層法(FDM法)

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3Dプリンターはどのようにして立体物を製造するのでしょうか。
その方法はいくつかあって、各々に特徴や長短があります。
その中から、『熱溶解積層法』という仕組みについて綴ります。


熱溶解積層法とは

『熱溶解積層法』は、
英語で「fused deposition modeling」と記述され、略すと「FDM」となります。

XYZプリンティング」の3Dプリンター「ダヴィンチnano ホワイト」も、
この『熱溶解積層法』によるものです。

『熱溶解積層法』の原理は、樹脂を高熱で溶かし、積層させていくことで立体物を製造します。
一般的には、この溶かされる樹脂は、
「フィラメント」と呼ばれる紐状の形をしていてリールに巻きつけてあります。
そして、その「フィラメント」の端から、動力により押し出して、
ヒーターにより溶解させ、さらに造形テーブルに押し付けて積層を作ります。
この積層を繰り返し、何層も何十層も重ねることにより立体になるのです。

ちなみに、「XYZプリンティング」の製品では、
造形テーブルのことを「プラットフォーム」と呼びます。


熱溶解積層法の特徴と長短

ローコスト

『熱溶解積層法』の3Dプリンターは、
本体が比較的構造がローコストで製造する事ができるため、
廉価な機種によく採用されます。
また、材料となる「フィラメント」も他の構造の3Dプリンターと比べると安い部類になるので、
ユーザーのランニングコストも低く抑える事ができます。

ただし、「XYZプリンティング」の製品では、
自社メーカー純正の「フィラメント」しか使えなくしている機種があり、
その専用の「フィラメント」が他メーカー製の「フィラメント」より割高のため、
ローコストが希薄になってしまっています。

長所

しまった。( ̄◇ ̄;)
長所が何も思いつきません。上記したコスト面くらいです。💦

短所

  • 材料をヒーターで熱して溶かすため、金属のような融点が高い素材や、
    冷めて固まる特性を持たない石膏やレジンなどが扱えない。
  • 3Dプリンターを設置する場所の気温や材料の融点に影響を受けるため、
    ヒーターの温度を微調節しなくてはならない。
    そのため、設定をひとつに固定できない。
  • 「プラットフォーム」と呼ばれる造形テーブルに材料を積層させて出力させるため、
    宙に浮くような設計のモデルは、そのままでは出力できない。
    「サポート」と呼ばれる支えをモデルの下に出力する必要がある。
    「サポート」を作る分だけ材料が無駄に必要になる。
    「サポート」は、モデル本体に融着しているので、
    それを取り除いたあとが残ってしまうため、別途、切削作業が必要になってしまう。
  • 「プラットフォーム」への接地面積が小さいと、
    出力している途中で剥がれてしまいやすく、造形に失敗する。
    (対応策はいくつかあるが、そのどれも美しくはない)
  • 溶かした材料を続けて紐状に出力しながら、出力ヘッドが移動するため、
    直前の部分が冷めて固まっていないと、引っ張られる力がかかってしまい、
    ずれるので細かい造形が美しく仕上がらない。
  • カタログスペックから想像するような細かい出力はできず、精密な造形ができない。
    出力ヘッドの穴径が0.4mmでも、出力の際に溶けた材料を下に押し付けるので、
    少し膨らんでしまう。そのため0.4mm幅の造形はできない。
  • 溶かした材料を積層させるため、完成した造形物の表面が層で僅かに凸凹になる。
  • 溶かした材料を積層させるため、クリアな材料でも出力した造形物は
    層の境で光を乱反射してしまい、クリアに仕上がらず白濁してしまう。

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